《冬季塑料大棚供暖系统的自动控制》-公开DOC·毕业论文

《《冬季塑料大棚供暖系统的自动控制》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《冬季塑料大棚供暖系统的自动控制》-公开DOC·毕业论文（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 成人教育成人教育毕毕业业论论文文 论论 文文 题题 目 目 冬季塑料大棚供暖系统的自动控制冬季塑料大棚供暖系统的自动控制 专专 业业 名名 称 称 自动化自动化 学学 生生 姓姓 名 名 房亚庆房亚庆 指导教师姓名 指导教师姓名 朱志芳朱志芳 指导教师职称 指导教师职称 讲师讲师 院院 系系 点 点 物联网工程学院物联网工程学院 日 期 2011 年 5 月 22 日 江南大学成人教育江南大学成人教育 毕毕 业业 论论 文文 任任 务务 书书 一 论文题目 一 论文题目 冬季塑料大棚供暖系统的自动控制冬季塑料大棚供暖系统的自动控制 二 专业名称 二 专业名称 自动化自动化 三 班三 班 级

2、级 自动化自动化 0901 四 学生姓名 四 学生姓名 房亚庆房亚庆 五 指导老师 五 指导老师 朱志芳朱志芳 六 论文开始时间 六 论文开始时间 2011 年年 3 月月 5 日日 七 论文完成时间 七 论文完成时间 2011 年年 5 月月 22 日日 八 院 站 签名 八 院 站 签名 2011 年年 3 月月 5 日日 目 录 引言引言 1 第 1 章 工作原理工作原理 3 第 2 章 1 1 设计思路 3 1 2 供暖系统的组成原理框图 4 第第 3 3 章章 硬件设计硬件设计 5 2 1 基于 MCS 8051 单片机小系统 5 2 1 18051 引脚功能简介 5 2 2 温度采

3、集模块 6 2 2 1 AD590 主要特性 6 2 3 显示模块 7 2 3 1 译码 IC 7447 7 2 3 2 七段 LED 数码管 8 2 4 模数转换器 ADC0809 8 2 4 1ADC0809 主要特性 9 2 4 2ADC0809 内部结构 9 2 4 3ADC0809 外部特性 引脚功能 9 2 4 4ADC0809 的工作过程 10 2 5 模拟型号放大器及开关 10 2 6 加温模块 DV 系列 11 第第三三章章 供供暖系统的工作过程暖系统的工作过程 12 3 1 供暖系统的主流程图 12 3 2 供暖系统的加温流程 12 结束语结束语 14 参考文献参考文献 1

4、5 致致 谢谢 16 引言 随着我国国民经济的发展 人民的生活水平日益提高 冬季大棚蔬菜的市 场日渐扩大 尤其是北方地区在寒冷的冬季用塑料大棚栽培蔬菜 更体现出经 济价值 仅靠南菜北调长途运输 一是成本高 二是运到目的地 蔬菜已经不新 鲜了 所以 依靠农业科技 大力推广塑料大棚种植蔬菜能更好地满足人民生活 需要 冬季塑料大棚蔬菜最重要的一个管理因素是温度的控制 温度是植物 生产环境的重要因子之一 植物在它整个生命周期中所发生的一切生理生化 作用 都必须在其所处的环境具有一定的温度条件下进行 温度太低 会发 生蔬菜冻死或者停止生长 所以要将温度始终控制在适合蔬菜生长的范围内 如果仅靠人工控制既太

5、耗人力 又容易发生差错 因此 设计智能化供暖系 统 就显得很有必要 传统的恒温系统采用模拟电路设计 存在不可避免的缺陷 如温度控制 的精度差 易出现温度的漂移 电路结构复杂 缺乏友好的人机截面 温度 控制的实时性差等 随着蔬菜大棚的迅速增多 人们对其性能要求也越来越 高 特别是为了提高生产效率 对大棚的自动化程度要求也越来越高 随着 单片机及各种电子器件性价比的迅速提高 使得这种要求变为可能 温室环境控制是在充分利用自然资源的基础上 通过改变环境变量 如 温度 湿度 光度等来获得植物的最佳生长环境 从而达到增加作物产量 改善作物品质 调节作物生长周期 提高经济效益的目的 温室控制应做到 1 温

6、室中承载的是有生命的植物 因此保证温室中培育对象的安全是最基 本的要求 2 为了保证温室中培育对象的良性生长 温室的气候调节过程 需缓慢进行 应尽可能通过各种设施运作减少温室外部气候变化对温室环境 气候的影响 3 严格按照温室中培育对象的生长规律分阶段对温室进行控 制 在每个阶段都需保证环境气候 水肥 放病虫害等指标达到要求 4 随时根据市场现有的信息预测市场未来的变化 从而决定对温室的投入 控 制产品的上市时间 5 实现农业可持续发展的根本保障是在农业生产过程 中保护生态环境 因此温室生产要考虑生态效益的要求 不施农药 保持土 壤原有酸碱度 保护地下水和空气不受污染等 6 尽可能低成本运作

7、例 如尽量利用太阳能 选择最适宜的加温温度 营养液在线检测和循环使用 尽可能低成本通风 低消耗除湿 7 温室控制系统的最理想目标是保证良 好的综合效益 即在保证生态效益的前提下 提高经济效益 也就是产量提 高 能源消耗降低 资源消耗减少 本文设计的加温系统采用 MCS 8051 单片机控制技术对温度进行调节 具有操作简单便捷 采集方便准确 适应性强 成本低以及节省能源的特点 可明显增加使用者的经济效益 第一章 工作原理 本系统要控制的对象为一个塑料大棚的供温系统 要实现的目标是 使 薄膜温室的温度保持在 20 25 之间 在这个区域内温度值是可设定 的 1 1 设计思路 总体设计框图如图 1

8、1 温度传感器 AD590 首先对塑料大棚现场温度进 行测量 输出与温度成正比的电流 流经传感器 AD590 相连接的电阻 R 产 生随温度变化的电压降 R 值为 2K 温度变化 1 时 R 两端电压将变化 2mv 由于 AD590 输出电流与绝对温度成正比 即将温度为 0 时 AD590 将有 273 2 A 电流输出 R 上产生电压降为 0 5464V 本方案是以北方冬季低温为背景而设计的 考虑到冬季室外气温一般都 在 0 以下 则假定传感器 AD590 侧刀的实际温度为 25 时 传感器 AD590 有电流输出为 248 2 A R 上产生 0 4964V 的电压降 此电压进入晶 体管放

9、大电路进行模拟信号放大 经模拟新高放大器放大后的模拟信号输入 A D 模数转换器 经模数转换器输出数字信号送入数字比较器 单片机中已 预置了由软件设定好的 20 25 范围内的温度上限值和下限值的标准温度 其值是以与十进制数相对应的 8421 代码数字信号表示的 此数字信号也送 入数字比较器与 A D 模数转换器送入的实测温度数字信号进行比较 比较 结果分为 3 种情况 大于 等于 小于 这里不讨论 小于 的情 况 因为比较结果相等时 电源就自动断电 塑料大棚内停止加热了 不存 在设定标准温度值小于实测温度值的情况 1 2 供暖系统组成原理框图 比较器 单片机单片机 D 触发器 A D 模数转

10、换 器 加热电源开 断 电子开关 现场温度 模拟信号放大器 传感器 模拟信号放大器 并行 I O 接口 偶 D A 数模转换器 寄存器 温 度 显 示 器 总体设计框图 1 1 第二章 硬件设计 该系统器件选型 分别是单片机小系统 温度采集模块 显示模块 数 模转换器 模拟型号放大器及开关 加温模块 现分别介绍如下 2 1 基于 MCS 8051 单片机小系统 用智能控制组件的 MCS 8051 型号单片机是有 40 个引脚的双列直插式 芯片 数模转换器采用 DAC98B18 位芯片 数模转换器可以看着是一个译 码器 它将输入的二进制数字信号转换为模拟信号 并行 I O 接口是采用 Intel

11、8255A 通用 I O 接口芯片 它可以用程序来改变功能 通用性强 使用 灵活 通过它可以直接将 CPU 总线外设 2 1 1 8051 引脚功能简介 单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类 见图 2 1 电源 时钟 控制和 I O 引脚 1 电源 VCC 芯片电源 接 5V VSS 接地端 2 时钟 XTAL1 XTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端 3 控制线 控制线共有 4 根 MCS 8051 单片机图 2 1 ALE PROG 地址锁存允许 片内 EPROM 编程脉冲 ALE 功能 用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能 片内有 EPROM 的芯片 在 EPR

12、OM 编程期间 此引脚 输入编程脉冲 PSEN 外 ROM 读选通信号 RST VPD 复位 备用电源 RST Reset 功能 复位信号输入端 VPD 功能 在 Vcc 掉电情况下 接备用电源 EA Vpp 内外 ROM 选择 片内 EPROM 编程电源 EA 功能 内外 ROM 选择端 Vpp 功能 片内有 EPROM 的芯片 在 EPROM 编程期间 施加编 程电源 Vpp 4 I O 线 80C51 共有 4 个 8 位并行 I O 端口 P0 P1 P2 P3 口 共 32 个引脚 P3 口还具有第二功能 用于特殊信号输入输出和控制信号 属控制总线 2 2 温度采集模块 我们采用 A

13、D590 集成温度传感器作测温探头 以电流输出量化温度指 示 测温范围为 55 150 电流温度灵敏度为 1 A 1 当温度每变化 1 时 传感器输出电流变化 1 A AD590 集成温度传感器由于在制作工艺 上采用了激光微调修正技术 器件的一致性 均匀性 线性度都非常好 应 用中不需要再设计线性化电路 它的输出电流正比于绝对温度 可作为精确 测温器件或作为其他温度元件的校正器件 其测量精度可达 0 1 而且 它作为一种正比于温度的高阻电流源 抗干扰能力也很强 由上所述优良特 性 AD590 传感器用作塑料大棚土壤温度的测量 其误差完全可以忽略不 计 2 2 1 AD590主要特性 1 流过器

14、件的电流 A 等于器件所处环境的热力学温度 开尔文 度 数 Ir T 1式中 Ir 流过器件 AD590 的电流 单位为 A T 热力学温 度 单位为 K 2 AD590的测温范围为 55 150 3 AD590的电源电压范围为4 30 V 可以承受44 V 正向电压和20 V 反向电压 因而器件即使反接也不会被损坏 4 输出电阻为710 m 5 精度高 AD590在 55 150 范围内 非线性误差仅为 0 3 2 3 显示模块 译码 IC 及温度显示的电路图如图 3 4 所示 显示部分的工作原理是 它将温度转换的数字量 即温度值 经由 MCS 8051 的 P1 口由两个译码 IC 输出并

15、分别送入两个七段数码管显示 8 这两个 LED 都是共阳极的 图 3 4 译码 IC 及温度显示 2 3 1 译码 IC 7447 BCD 码转换成7段 LED 数码管的译码驱动 IC 如图3 5所示 首推7447 系列 包括7446 7449 74LS49 9 其中的7446及7447输出低电平驱动的显 示码 用以推动共阳极7段 LED 数码管 而7448及74LS49输出高电平驱动 显示码 用以推动共阴极7段 LED 数码管 7446 7447与7448的引脚相同 双并排16pins 7447引脚说明 1 D C B A BCD 码输入引脚 2 a b c g 7 段数码管输出引脚 3 L

16、T 本引脚为测试引脚 当接高电平时 所连接的 7 段 LED 数码 管全亮 正常显示下应接低电平 4 RBI 本引脚为涟波淹没输入引脚 正常显示下应接低电平 5 BI 和 RBO 本引脚为淹没输入或涟波淹没输出引脚 正常显示下 应接低电平 图 3 5 译码 IC 7447 2 3 2 七段 LED 数码管 7 段 LED 数码管是利用 7 个 LED 组合而成的显示设备 可以显示 0 到 9 共 10 个数字 当要显示多个数码管 可分别驱动每个数码管 当要利用 人类的视觉暂留现象 则可以采用快速扫描的方式 只要一组驱动电路即可 达到显示多个数码管的目的 一般来说 7 段 LED 数码管可分为共阳极和共阴极两种 共阳极就是 把所有 LED 的阳极连接到共同的接点 com 而每个 LED 的阴极分别为 a b c d e f g 及 dp 小数点 同样的 共阴极就是把所有 LED 的 阴极连接到共同的接点 com 而每个 LED 的阳极分别为 a b c d e f g 及 dp 小数点 2 4模数转换器 模数转换器的功能就是将模拟信号转换成数字信号 比较器是采用数字 比较器 数字比较器能